跳到主要內容

臺灣博碩士論文加值系統

(3.235.227.117) 您好!臺灣時間:2021/07/28 03:55
字體大小: 字級放大   字級縮小   預設字形  
回查詢結果 :::

詳目顯示

: 
twitterline
研究生:呂思緯
研究生(外文):Suz-Wei Lu 呂思緯
論文名稱:利用磁控反應式濺鍍技術研製ZnO/Cu2O/Ni太陽能電池
論文名稱(外文):Fabrication of ZnO/Cu2O/Ni Solar Cells Prepared By Reactive Magnetron Sputtering
指導教授:陳隆建陳隆建引用關係
指導教授(外文):Lung-Chien Chen 陳隆建
口試委員:王俊傑張議聰
口試委員(外文):Chung-Chieh Wang 王俊傑Yi-Tsung Chang 張議聰
口試日期:2012-07-04
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺北科技大學
系所名稱:光電工程系研究所
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2012
畢業學年度:100
語文別:中文
論文頁數:81
中文關鍵詞:氧化亞銅氧化鋅磁控濺鍍
外文關鍵詞:Cuprous oxide (Cu2O)Zinc oxide (ZnO)reactive magnetron sputtering
相關次數:
  • 被引用被引用:2
  • 點閱點閱:370
  • 評分評分:
  • 下載下載:18
  • 收藏至我的研究室書目清單書目收藏:0
本論文是利用射頻磁控濺鍍技術製備氧化亞銅(Cu2O)薄膜,靶材選用金屬銅(Cu) 靶,透過控制反應氣體比例(Ar:O2)以製備不同性質之氧化亞銅薄膜,藉由改變退火溫度以形成單晶相之氧化亞銅,使用穿透光譜分析光學特性,XRD與SEM探討薄膜的組成比例和表面結構,顯示出隨著氧氣比例增加,晶體成長從金屬銅與氧化亞銅混晶變成單相氧化亞銅及氧化銅,並利用Hall量測,探討不同參數氧化亞銅薄膜的載子濃度、遷移率以及電阻率,並比較其差異性。
在於透明導電薄膜基板(銦錫氧化物,ITO glass)依序濺鍍上ZnO/Cu2O/Ni完成一太陽能電池元件結構,利用I-V量測系統探討電池之I-V特性,並以SEM觀察不同參數下之ZnO/Cu2O介面形態。


In this study, Cuprous oxide (Cu2O) and Zinc oxide (ZnO) films were prepared by RF reactive magnetron sputtering to fabricated ZnO/Cu2O heterostructure solar cells. Using the metal copper (Cu) target and controlling the reaction gas ratio (Ar : O2) to prepare different performances of Cu2O thin films. Then, using annealing process to obtain single crystal phase Cu2O thin films.
For the analyses of thin films, elements, composition and surface structure of Cu2O and ZnO thin films were characterized by SEM and XRD measurements. Mobility, carrier concentrations and resistances of Cu2O and ZnO thin films were measured by and Hall measurement.
For the estimate of solar cells, Ni metal electrode were added by sputtering for I-V measurement. Performance of ZnO/Cu2O heterojuction solar cells were compared.


中文摘要 i
英文摘要 ii
誌謝 iii
目錄 iv
表目錄 vii
圖目錄 viii
第一章 緒論 1
1.1 前言 1
1.2 研究動機與論文架構 2
第二章 理論基礎與文獻回顧 3
2.1 太陽能電池 3
2.1.1工作原理[1] 3
2.1.2等效電路模型 4
2.1.3電池輸出特性曲線與效率計算 6
2.2 氧化亞銅類太陽能電池 7
2.2.1氧化亞銅與氧化銅簡介 7
2.2.2氧化鋅簡介 9
2.2.3先前研究文獻 10
2.3 濺鍍原理與技術 15
2.3.1電漿原理[26] 15
2.3.2濺射機制[27][28] 17
2.3.3各式濺鍍技術[26] 18
第三章 實驗方法與步驟 20
3.1 實驗材料 20
3.2 實驗設備 21
3.2.1射頻磁控濺鍍系統(Sputter)[31] 21
3.2.2快速退火爐(Rapid thermal anneal)[31] 21
3.3 實驗流程 22
3.3.1基板清洗 22
3.3.2氧化亞銅薄膜之製備 22
3.3.3氧化鋅薄膜之製備 23
3.3.4鎳金屬電極之製備 23
3.4量測儀器與量測系統架設 24
3.4.1掃描式電子顯微鏡
(Scanning electron microscope, SEM)[29] 24
3.4.2 X光繞射儀(X-ray diffractometer)[31] 25
3.4.3穿透光譜量測系統[31] 27
3.4.4霍爾效應量測[31][32] 28
3.4.5電流電壓曲線量測及效率程式 32
第四章 實驗結果與討論 33
4.1氧化亞銅薄膜層分析 33
4.1.1氧化亞銅薄膜特性之SEM分析 33
4.1.2氧化亞銅薄膜特性之XRD分析 34
4.1.3氧化亞銅薄膜特性之光特性分析 35
4.1.4氧化亞銅薄膜特性之霍爾量測分析 36
4.2氧化鋅薄膜層分析 36
4.2.1氧化鋅薄膜特性之SEM分析 36
4.2.2氧化鋅特性之XRD分析 36
4.2.3氧化鋅薄膜特性之光特性分析 36
4.2.4氧化鋅薄膜特性之霍爾量測分析 37
4.3電池元件分析 37
4.3.1電池元件之SEM分析 37
4.3.2電池元件之XRD分析 37
4.3.3電池元件之電流電壓曲線與效率 38
第五章 結論與未來展望 40
參考文獻 78



[1] 周育正,使用Ag金屬粒子輔助式蝕刻技術製作具有微米孔洞結構砷化鎵混合型光伏元件之研究,碩士論文,國立臺北科技大學光電工程研究所,台北,2010。
[2] S. M. Sze., Semicondutor Devices: Physisc and Technology, Wiley: New York, 1981.
[3] Kennard, E. H. and Dieterich, E. O. “An effect of light upon the contact potential of selenium and cuprous oxide”, Physical Review, 9 (1917), 58.
[4] Grondahl, L. O. and Geiger, P. H. “A new electronic rectifier”, Journal of the American Institute of Electrical Engineers, 46 (1927), 215.
[5] Grondahl, L. O. “The copper-cuprous-oxide rectifier and photoelectric cell”, Reviews of Modern Physics, 5 (1933), 141.
[6] 林宥豪,氧化亞銅粉末與氧化銅薄膜的製備及其特性研究,碩士論文,國立嘉義大學電子物理研究所,嘉義,2011。
[7] Francesco Biccari, Defects and Doping in Cu2O, Ph.D. thesis., Sapienza-University of Rome, Italia, 2010
[8] 穆劍昇,稀磁性半導體摻錳氧化鋅薄膜沉積於氮化鎵發光二極體之自旋注入特性與磁光倍增效應之研究與探討,碩士論文,國立臺北科技大學光電工程研究所,台北,2010。
[9] Masaharu Fujinaka and Alexander A. Berezin, “Cuprous oxide-indium-tin oxide thin film photoYoltaic cells”, Journal of Applied Physics, 54 (1983), 3582
[10] W. M. Sears, E. Fortin and J. B. Webb, “Indium Tin Oxide/Cu2O Photovoltaic Cells”, Thin Solid Film, 103 (1983), 303-309
[11] R. J. Iwanowski and D. Trivich, “Cu/Cu2O Schottky Barrier Solar Cells Prepared by Multistep Irradiation of a Cu2O Substrate by H+ Ions”, Solar Cells, 13 (1984 - 1985), 253–264
[12] Richard N. Briskman, “A study of electrodeposited cuprous oxide photovoltaic cells”, Solar Energy Materials and Solar Cells, 27 (1992), 361–368
[13] J. Katayama, K. Ito, M. Matsuoka and J. Tamaki, “Performance of Cu2O/ZnO solar cell prepared by two-step electrodeposition”, Journal of Applied Electrochemistry, 34 (2004), 687–692
[14] Tadatsugu Minami, Hideki Tanaka, Takahiro Shimakawa, Toshihiro Miyata and Hirotoshi Sato, “High-Efficiency Oxide Heterojunction Solar Cells Using Cu2O Sheets” Japanese Journal of Applied Physics, 43 (2004), L917–L919
[15] Hideki Tanakaa, Takahiro Shimakawa, Toshihiro Miyata, Hirotoshi Sato, Tadatsugu Minami, “Electrical and optical properties of TCO–Cu2O heterojunction devices”, Thin Solid Films, 469–470 (2004), 80–85
[16] Masanobu Izakia, Ko-taro Mizuno, Tsutomu Shinagawa, Minoru Inaba and Akimasa Tasaka, “Photochemical Construction of Photovoltaic Device Composed of p-Copper(I) Oxide and n-Zinc Oxide”, Journal of the Electrochemical Society, 153 (2006), C668–C672
[17] K. Akimoto, S. Ishizuka, M. Yanagita, Y. Nawa, Goutam K. Paul, T. Sakurai , “Thin film deposition of Cu2O and application for solar cells”, Solar Energy, 80 (2006), 715–722
[18] Tadatsugu Minami, Toshihiro Miyata, Kazuhiko Ihara, Youhei Minamino, Satoshi Tsukada, “Effect of ZnO film deposition methods on the photovoltaic properties of ZnO–Cu2O heterojunction devices”, Thin Solid Films, 494 (2006), 47–52
[19] Alberto Mittiga, Enrico Salza, Francesca Sarto, Mario Tucci, and Rajaraman Vasanthi, “Heterojunction solar cell with 2% efficiency based on a Cu2O substrate”, Applied Physics Letters, 88 (2006), 163502
[20] Toshihiro Miyata, Tadatsugu Minami, Hideki Tanaka and Horotoshi Sato, “Effect of a buffer layer on the photovoltaic properties of AZO/Cu2O Solar Cells”, In Proceedings of the Society of Photo-Optical Instrumentation Engineers (SPIE) Conference Series, 6037 (2006), 287–296
[21] Ting-Jen Hsueh, Cheng-Liang Hsu, Shoou-Jinn Chang, Pei-Wen Guo, Jang-Hsing Hsieh and I-Cherng Chen, “Cu2O/n-ZnO nanowire solar cells on ZnO:Ga/glass templates”, Scripta Materialia, 57 (2007), 53–56
[22] Masanobu Izaki, Tsutomu Shinagawa, Ko-Taro Mizuno, Yuya Ida, Minoru Inaba and Akimasa Tasaka, “Electrochemically constructed p-Cu2O/n-ZnO heterojunction diode for photovoltaic device”, Journal of Physics D, 40 (2007), 3326
[23] S.S. Jeong, A. Mittiga, E. Salza, A. Masci, S. Passerini, “Electrodeposited ZnO/Cu2O heterojunction solar cells”, Electrochimica Acta, 53 (2008), 2226–2231
[24] G.K. Paul, R. Ghosh, S.K. Bera, S. Bandyopadhyay, T. Sakurai, K. Akimoto, “Deep level transient spectroscopy of cyanide treated polycrystalline p-Cu2O/n-ZnO solar cell”, Chemical Physics Letters, 463 (2008), 117
[25] Kunhee Han, Meng Tao, “Electrochemically deposited p–n homojunction cuprous oxide solar cells”, Solar Energy Materials and Solar Cells, 93 (2009), 153
[26] 王致凱,利用陽極處理製作奈米孔洞AlN緩衝層及其在GaN-based LED之應用,碩士論文,國立臺北科技大學光電工程研究所,台北,2008。
[27] Brian Chapman, Glow Discharge Process, John Wiley & Sons, Canada, 1980
[28] 詹益明,氧化亞銅-氧化鋅異質接面太陽能電池之研製,碩士論文,國立台灣科技大學工程技術研究所,台北,2010。
[29] 翁睿哲,以射頻磁控濺鍍氮化鉭薄膜製程條件對顯微結構及電性影響之研究,碩士論文,國立成功大學材料科學與工程學系,台南,2001。
[30] 劉育賢,應用於可撓式基板上之有機高分子太陽能電池製程研究,碩士論文,碩士論文,國立臺北科技大學光電工程研究所,台北,2009。
[31] 李宜璇,利用熱氧法製作IZO/Cu2O異質接面太陽能電池及其特性之研究,碩士論文,國立臺北科技大學光電工程研究所,台北,2011。
[32] Dieter K. Schroder, Semiconductor Material and Device Characterization, 2nd ed, Wiley: New York, 1998
[33] L. J. van der Pauw, “A Method of Measuring Specific Resistivity and Hall effect of Discs of Arbitrary Shape", Philips Research Reports, 20 (1958), R334

QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
第一頁 上一頁 下一頁 最後一頁 top
無相關期刊